Investigadores de la Universidad de California, Riverside, dirigidos por Tim Su, han demostrado un método para manipular el flujo eléctrico a través del silicio cristalino mediante el ajuste preciso de la estructura simétrica de las moléculas de silicio para crear o suprimir interferencias destructivas. En este fenómeno, las ondas se cancelan entre sí. Este enfoque aprovecha las propiedades ondulatorias de los electrones en la mecánica cuántica, lo que permite la creación de interruptores a escala molecular que pueden activar o desactivar eficazmente la conductividad. La investigación se centra en disposiciones específicas de las estructuras de silicio, que funcionan como un medio para controlar el flujo de electrones a nanoescala. Los hallazgos, presentados sin detalles específicos sobre el lugar de la presentación, establecen el camino hacia dispositivos más pequeños, rápidos y eficientes mediante el aprovechamiento del comportamiento cuántico de los electrones en el silicio, un material fundamental en la tecnología moderna. Sin embargo, los detalles de la colaboración y las fuentes de financiación no se especifican en el texto proporcionado.
Conductividad del silicio
Investigadores de la Universidad de California, Riverside, han demostrado un novedoso método para manipular el flujo eléctrico en silicio cristalino, un material semiconductor fundamental para la electrónica moderna. Este descubrimiento tiene el potencial de facilitar la creación de dispositivos más pequeños, rápidos y energéticamente eficientes al aprovechar los fenómenos de la mecánica cuántica que rigen el comportamiento de los electrones. A escala cuántica, los electrones exhiben dualidad onda-partícula, comportándose tanto como partículas como ondas, lo que se aleja de su descripción clásica como entidades exclusivamente particuladas. El equipo de investigación ha establecido que la disposición simétrica de los átomos de silicio dentro de la red cristalina puede ajustarse con precisión para inducir interferencia constructiva o destructiva de las ondas electrónicas. Este efecto de interferencia, análogo a la interacción de las ondas de luz, puede modular eficazmente la conductividad, permitiendo o suprimiendo el flujo de corriente eléctrica, funcionando como un interruptor a escala molecular. Según Tim Su, investigador de la Universidad de California, Riverside, e investigador principal del estudio, «al controlar cuidadosamente la disposición de los átomos de silicio, podemos crear áreas donde los electrones interfieren entre sí, potenciando o anulando la corriente eléctrica».
La metodología empleada implica técnicas precisas de nanofabricación para crear estructuras de silicio con disposiciones atómicas personalizadas, lo que permite la manipulación controlada de los patrones de interferencia de ondas electrónicas. Este control se logra mediante la aplicación de procesos litográficos avanzados y técnicas de grabado, lo que permite la creación de dispositivos de silicio a nanoescala con configuraciones geométricas específicas. El fenómeno observado es particularmente relevante en el campo de la interferencia cuántica de silicio, donde la naturaleza ondulatoria de los electrones se aprovecha para funcionalidades avanzadas de los dispositivos. La capacidad de controlar los patrones de interferencia abre vías para el desarrollo de nuevos componentes electrónicos, como transistores cuánticos y puertas lógicas, con características de rendimiento potencialmente superiores a las de los dispositivos convencionales basados en silicio. Además, la investigación se beneficia de la financiación de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y el Departamento de Energía (DOE), que apoya el avance de la ciencia fundamental de los materiales y su aplicación en aplicaciones tecnológicas prácticas. La colaboración del equipo se extiende a investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Stanford, fomentando la experiencia interdisciplinaria en ciencia de los materiales, nanotecnología y física cuántica.
Las implicaciones de esta investigación trascienden la comprensión científica fundamental y ofrecen posibles soluciones a los desafíos actuales de la miniaturización y la eficiencia energética en la electrónica. Al aprovechar los principios de la mecánica cuántica, es posible superar las limitaciones impuestas por la tecnología convencional de silicio, allanando el camino para una nueva generación de dispositivos electrónicos de alto rendimiento y bajo consumo. El equipo presentó sus hallazgos en la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos (IEDM) en diciembre de 2023, lo que generó un gran interés por parte de la comunidad científica y los actores del sector. Las investigaciones futuras se centrarán en optimizar el proceso de fabricación y explorar el potencial de integración de estos dispositivos de interferencia cuántica en circuitos electrónicos complejos, con el objetivo final de aprovechar al máximo el potencial de esta innovadora tecnología.
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